速度的极限就是光速吗?为什么?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-25
速度的极限就是光速吗?为什么

根据相对论,超过光速了就可以时光倒流………

  首先我想说的是,光的速度可以被超越!不要惊讶,这是真的,但我们需要在耍赖、作弊的情况下才能超越光的速度,这个我们后面在说。首先我们在非相对论的基础上解释下,为什么我们不能超光速?
  人类的极限速度
  目前人类所创造的速度极限实在粒子对撞机中实现的,粒子加速器是利用电场加速粒子,并且使用磁场将带电粒子控制在加速环中加速,这就是说磁场、加速环越大,粒子获得的能量越高,
  大型强子对撞机中质子获得的能量是6.5 TeV,速度已经达到了0.9999999896c,299,792,455 m / s。这个数字一看这和光速基本没有区别,但确实没有达到光速。但质子还不是最快的人造速度。

  还记得电子吗?一个电子比质子轻了1836倍!在LEP电子对撞机中获得的能量为104.5GeV,是人类有史以来最快的加速粒子,达到了0.999999999988c,299,792,457.9964m/s,仅仅比真空中的光慢3.6毫米/秒!

  这时你可能会想,就差了3.6毫米每秒,这么难么?是能量不够吗?有没有更高能量的粒子?有!人类目前造不出来,但宇宙可以,大家还记得黑洞旋转的吸积盘的,磁场比人类创造的磁场强10亿倍,喷射出来的宇宙射线(质子流)能量可以一路飙升到10^19 ev以上!
  宇宙的极限速度,为什么不能被超越?  这么高的能量为什么还是没有超光速,下面就说说到宇宙的速度限制或者说能量限制了。当一个粒子的所携带的能量在5×10^19eV以上时,宇宙就开始干预粒子,不让其超过这个阈值。就是我们所说的GZK极限值!

  GZK极限是以提出者Greisen、Zatsepin、Kuzmin三人姓氏之首字母为名的理论上限,描述源自远处的宇宙射线应有的理论上限值
  当粒子能量高于这个极限值,在空间中就会和微波背景发射中的光子发生相互作用,并且产生一个中性π介子,一个中性π介子就会消耗135Mev的能量!知道粒子能量降低到允许的极限值。这个极限值意味着黑洞能量再怎么高,创造出来的质子速度为299792457.99999999999999999999918米/每秒。还是不能达到光速或超光速!

  这时有人就想,那宇宙微波辐射有一天会不会随着宇宙的膨胀没有了?速度就可以超光速了?不是的,空间的膨胀只会让光子的能量更低,甚至膨胀到无限低,或者波长被拉到无线电波的不断,但永远不会让光子消失。这就是解释宇宙极限速度的一种方式,如果你想听相对论版本的,下面就是!但首先你要相信相对论是正确的。
  相对论是怎么解释光速不能被超越的
  宇宙的速度极限,我们通常称之为光速,是宇宙运行的基本原理。相对论说,当你走得越快,你在前进方向上的空间维度就缩小得越多,当你被外部观察者看到时,你的生物钟也会运行得越慢。换句话说,空间和时间并不是一个固定的背景,在这个背景上,所有的事情都以相同的方式发生。相反,时空可以被弯曲或扭曲。
  如果你看爱因斯坦相对论的核心方程式,你会发现当你接近光速时,你前进方向的空间维度会缩小到零,而你的时钟会慢到停止。一个宽度为零,时间没有变化的参考系实际上是一个不存在的参考系。因此,这就告诉我们,没有任何东西可以比光速更快,原因很简单,间和时间实际上并不存在于这个点之外。因为“速度”的概念需要测量在一定时间内在空间中走过的距离,所以速度的概念甚至在物理上并不存在于光速度之外。事实上,“比光还快”这个短语在物理上是没有意义的。这就像是说“比黑还黑”。

  你可能会说爱因斯坦的相对论是错的。但现在有如此多的证据都在支持相对论,如果它是错的,以光速不变原理构筑起来的相对论大厦早就垮了。
  为什么说光速又可以被超越
  前文开头我为什么又说可以超光速呢?其实关于关于“光速极限”这一原理,更准确的说法应该是:“在本地空间内,没有任何东西的速度能超过光速。”这意味着如果我们使用非局部尺度,我们确实可以获得比光速更快的有效速度。
  例如,如果虫洞存在,你可以有一个从地球到北极星的捷径。与从地球到北极星而没有穿过虫洞的光相比,你的速度会更快。换句话说,你会先到达北极星。这样的超光速是允许的,因为你从来没有在局部空间超过光速。如果有一束光从地球发射到北极星,并和你一起穿过虫洞,你就不可能跑得过光。

  再举一个例子,宇宙中有一些遥远的恒星,它们之间的碰撞速度比光速还快。这也是允许的,因为星系并不是本地速度。这些星系会人为自己相对于周围的空间根本就没有动,谈何超光速。
  还有一个例子,我们经常会看到核反应堆发出幽幽的蓝光,这时切伦科夫辐射,光子在水中的速度受到了限制,而电子这时就超过了光速!

在相对论里,爱因斯坦提出光速是速度的极限的猜想,这一猜想在实践上和理论上都有待于探讨。根据质量与能量的变化,粒子的质量变能量,能量有多大,速度就有多大。假如,粒子的整个质量彻底变为能量,那么,粒子的能量就达到极限,粒子的速度也达到极限。假如,光子没有引力质量,反映出光子的整个质量已彻底变为能量,也就是说光子的能量已达到极限,那么 光子的速度达到极限。这就是光速极限的道理。光速,就我们所知而言,是一道不可逾越的障碍。如果你和我一样是个科幻迷,这将是一个坏消息。几乎可以肯定,在除地球之外的太阳系中不存在有智慧的生命。然而恒星间的距离太远了!我们即使以光速运行,到达最近的恒星也要花上4年时间。所以没有比光快的交通手段,将很可能无法在银河系中游荡并与异型文明相遇,为争夺银河系的帝位而战,等等。另一方面,由于长度收缩,或许情况并非那样令人绝望。

假设你登上一条飞船,以接近光速飞往10光年以外的一颗恒星。从地球的参照系看来,这个旅行将持续10年。然而对于这次旅行中的乘客而言,长度缩短了。因此这个旅行只用了不到10年的时间。并且飞船飞行得越接近光速,(相对于地球和恒星的)长度收缩得也越多(你也可以从时间膨胀的角度考虑这个问题)。为建造一艘可以像这样无限加速的飞船,现在看来有无穷的技术困难。这些困难可能会被证实是不可克服的,那么我们就只能在幻想的空间遨游;但如果它们是可以克服的,并且如果我们人类可以活得足够长以克服它们,那么我刚才所描述的正是依据狭义相对论的理论上(可行的)远程宇宙旅行。当然,许多科幻小说仍然加入了超光速飞行。但它们也常常不得不在其中引入一些奇怪的概念,如:"时空扭曲"、"超时空"。最终的情况是:就我们今天所知的时、空而言,超光速飞行是不可能的。但如果你喜欢,你总可以寄希望于某种时空的"窗口"或一个全新的,允许物体超光速运动的物理分枝被发现。超光速是一种相对概念。一般定义的光速是1C也就是真空中的光速。但如果介质的密度越大,光速就会越慢。假定一种物质的密度使光速降到0.5C,那么中微子就可以很简单的超光速了。



爱因斯坦创立了狭义相对论.在其中他假设真空中光速不变,大量实验结果都证实了这个假设的正确性.同时,由于真空中的光速具有不变性,它也就成为自然界的基本常数之一.真空中的光速为c=299792458m·s-1.在狭义相对论中,不再使用伽利略变换,而是利用荷兰物理学家洛仑兹(Hendrik Antoon Lorentz)提出的更普遍的变换,即洛仑兹变换,实际上,伽利略变换就是洛仑兹变换在低速情形时的极限.理论物理学曾研究两个相对做匀速直线运动的参考系之间的坐标变换关系的普遍形式.如果不假定时间是绝对的,但是假定时间是单向的、均匀的,空间是均匀的、各向同性的,则可以推导出两个相对做匀速直线运动的参考系之间的坐标变换关系的普遍形式就是洛仑兹变换。只是其中出现的参数c是一个量纲为速度的普适常数.它的物理意义是一切物体运动的极限速度,任何一个

物体在任何参考系中的运动速度都不能超过c.如果一个运动物体在一个参考系中的运动速度为c,则它在相对于这个参考系做匀速直线运动的任意参考系中的速度都是c.如果这个极限速度趋于无穷大,洛仑兹变换就还原到伽利略变换.由此可见,洛仑兹变换是更普遍的变换,伽利略变换只是它的一个特殊情形.狭义相对论中的真空光速恒定假设实际上就是确认了真空光速就是洛仑兹变换中的极限速度.



近年来,有人将自然界的粒子分成慢子、光子和快子三类,按静止质量(m0)的大小,慢子 m0>0,光子m0=0,而快子m0<0,快子就是比光运动得还快的粒子。最先假定快子存在的是美国科学家比拉纽克和苏达珊,直到1967年,美国哥伦比亚大学的杰拉尔德·范伯格才确定了快子在科学中的地位。他认为快子应该存在,只不过它具有负重力的性质,也就是它同我们这个宇宙中的物质不一样,并不是靠万有引力相互吸引,恰恰相反,而是相互排斥的。

如果把我们的宇宙称作"慢宇宙"的话,那么,由快子构成的宇宙,则是"快宇宙",光速是"慢宇宙",与"快宇宙"的分界线。在"快宇宙"中,会出现许许多多在"慢宇宙"中看来荒唐滑稽的事情,譬如,在"慢宇宙"中,不动的东西能量为零,一旦它获得能量,便会运动得越来越快,能量无限大时,它就以光速运动。但在"快宇宙"中,情况恰恰相反,如果快子的能量为零,它就以无限大速度运动,它得到的能量越大,跑得就越慢,当它得到能量为无限大时,快子的速度就降低到光速。在快宇宙里,光速是快子最小的运动速度;而在"慢宇宙"里,光速则是物体运动的极限。如果我们的飞行器能够在快宇宙中飞行,那么,光速就是我们的最小速度,不再成为不可逾越的障碍,我们的速度可以达到百倍,万倍光速,那样,我们就能到达宇宙的任何一个角落,可以着手建立一个大宇宙帝国了。



光速如果最快,为什么会在黑洞中出不来?说明黑洞中就存在超越光速的存在

超过光的有很多,如量子纠缠速度,意念速度,空暗的的速度。

  • 光速是宇宙间速度的极限吗?
    答:不过,若考虑微观状态(量子力学)的情况,只要不携带能量和信息,超光速就是被允许的。宇宙膨胀、量子力学的波函数、快子等超光速是不违背狭义相对论的。还有,黑洞的存在与光速没有关系,黑洞是由于引力场使空间弯曲造成的,不会影响光速 。另外:1,薇〓殿,第一宇宙速度(V1)是指 航天器沿地球...
  • 光速是速度的上限还是某种限制规则呢?光速是必然存在的吗?
    答:光速是必然存在的吗?光速便是速度的极限值,这是为什么呢?难道是被人给人为限制?自打人类的科学发展趋势到一定的水准至今,就几乎进入了一个短板,尤其是在速度这些方面,大家到现在为止,一直都处于太阳系行星当中,而大家也都知道的,太阳系行星将地球上包含在这其中,但是相较于偌大的宇宙而言,...
  • 为什么光速是速度的极限啊?
    答:也就是说,将光源安装在火车、飞船上,不管火车、飞船静止还是奔驰,测得的光速都是一样的,光在真空中的速度大约总是300,000千米/秒。相对论有一个根本的立论:光速在所有已知速度中是最大的,任何物体的运动速度,不能超光速,光速是自然速度的极限。 一、光速的计算、测定及相对论对速度的限定 “300,000千米/秒...
  • 为什么光速是极限速度?
    答:根据新理论,光速不是极限速度。“欧洲核子研究中心”周四(2011年9月22日)宣称,研究中心与世界最大的意大利格兰萨索物理实验室,合作测试亚原子(或称超光速粒子tachyons)速度比光粒子快的实验成功!根据《路透社》报导,“欧洲核子研究中心”(European Organization for Nuclear Research,CERN)发言人...
  • 为什么光速是宇宙中已知的极限速度?
    答:光速在真空中约为30万千米每秒,也就是3×108米每秒(儒略年长度约等于365.25日,以2000年1月1日(记作J2000.0)为标准历元)所以,一光年就是9.4607×1015米。例如,世界上最快的飞机可以达到每小时11260千米的时速(2004年11月16日,美国航空航天局(NASA)的飞机最高速度纪录是11260千米/小时)...
  • 光速是不是所有速度的上限,如果超过光速会发生什么?
    答:但现代物理学并不允许物质的运动速度超过光速,因为一旦超光速,就可能发生时光逆转之类的情况,也就是所说的时光倒流。于是你就会感叹科幻毕竟是科幻,其实不然,超光速现象在宇宙中比比皆是。大家请注意,我刚说的不可超光速指的是物质的速度极限,而宇宙中还包含了其他速度概念,它们可并非是物质现象!
  • 光速是极限吗?
    答:为此,爱因斯坦断言:“在相对论中,光速C具有极限速度的意义,任何实在物体既不能达到光速,也不能超出这个速度。”但是1972~1974年美国一些天文学家就发现塞佛特星系3C120自身膨胀的速度达到光速的4倍。1977年以前,又陆续发现类星体3C273、3C345和3C279各自的两组成部分的分离速度分别光速7倍、10倍和19...
  • 光速为什么是宇宙的极限速度,为什么光速不能被超越?
    答:宇宙的极限速度,为什么不能被超越?这么高的能量为什么还是没有超光速,下面就说说到宇宙的速度限制或者说能量限制了。当一个粒子的所携带的能量在5×10^19eV以上时,宇宙就开始干预粒子,不让其超过这个阈值。就是我们所说的GZK极限值!GZK极限是以提出者Greisen、Zatsepin、Kuzmin三人姓氏之首...
  • 光速真的是宇宙中的极限速度?
    答:由于不可能提供无限大的能量,再加上人类也没法观察实际上也没发现有任何超光速的物体。所以才说光速是宇宙中的极限速度。实际上即使真正存在超光速运动的物体,人类也无法直接观测到。我们证明光速最快也是基于人类现有的理论知识,谁也说不准现有的理论就是完全正确的。现在已知能达到光速的都是无实体质量...
  • 为什么光速是宇宙中的极限速度?
    答:就像地球的第一宇宙速度就是7.8km/s,超过这个速度限制,你就会脱离地球进入太空。而这个速度就是靠地球的质量、体积、自转等物理性质计算出来的。所以,想要知道为何光速这么大,还是研究一个奇点爆炸到宇宙诞生的过程,才能得出来一个解释。要不然,光速不变只能永远成为一个不能不能证伪的公理。